Naukowczyni z Akademii Górniczo - Hutniczej wraz ze swoim zespołem bada pochodne witaminy E, które mogą pomóc w stworzeniu kosmetyków, gwarantujących skuteczniejszą ochronę przed słońcem.
Reklama
Zespół pod kierownictwem dr hab. Renaty Szymańskiej, prof. AGH z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej sprawdza, czy nowe pochodne witaminy E mogą zapewnić jeszcze skuteczniejszą ochronę skóry przed słońcem. Obiektem badań jest plastochromanol – związek stabilniejszy i o większych możliwościach antyoksydacyjnych niż tradycyjnie stosowany α-tokoferol. Plastochromanol mógłby zrewolucjonizować kosmetyki ochronne.
“Słońca w Krakowie coraz mniej, ale chcemy Was naukowo przenieść do zdecydowanie bardziej słonecznych dni za sprawą witaminy E!”- opisuje uczelnia przebieg badań w mediach społecznościowych i przypomina, że nadmierna ekspozycja na słońce powoduje nie tylko poparzenia, ale też przyczynia się do nadprodukcji reaktywnych form tlenu, RFT. Ich nadmiar może prowadzić do uszkodzeń komórek i mutacji nowotworowych. “Mamy nadzieję, że badania prof. Szymańskiej pozwolą na rozwój technologii chroniących skórę przed stresem oksydacyjnym”.
W badaniach pomoże nowy spektrofotometr dwuwiązkowy UV - VIS, który Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej zakupi ze środków przyznanych z państwowego projektu IDUB, wspierającego uczelnie badawcze, mogące skutecznie konkurować z najlepszymi ośrodkami akademickimi w Europie i na świecie. Nowe urządzenie nie tylko pozwoli rejestrować fale o długościach odpowiadających bliskiej podczerwieni, ale będzie również posiadało wymienną komorę pomiarową, która pozwala na badanie próbek w bardzo małych objętościach, co, jak tłumaczą naukowcy, przy pracy z plastrochromanolem będzie miało niebagatelne znaczenie.
Prof. Szymańska wyjaśnia, że homologi tokoferoli i tokotrienoli o dużej czystości są dostępne na rynku komercyjnym. “Natomiast plastochromanol sami musimy pozyskiwać z oleju lnianego albo liści kasztanowca, jest więc on dla nas na wagę złota. Chcemy w związku z tym jak najbardziej ograniczyć objętość próbek, ponieważ wraz z jej wzrostem musimy stosować wyższe stężenie plastochromanolu, aby uzyskać tożsamy efekt. Wymienna komora w nowym spektrofotometrze, oprócz klasycznych pomiarów próbek o objętości 1-3 ml, umożliwia również badanie próbek o objętości 0,1 ml, dzięki czemu ograniczymy pieniądze i czas niezbędny na ich przygotowanie – tłumaczy badaczka z AGH.
Właściwości witaminy E wykazuje nie jeden, ale aż osiem występujących w naturze związków. Należą do nich α-, β-, γ-, δ-tokoferol oraz α-, β-, γ-, δ-tokotrienol. Wszystkie łączy tożsamy schemat budowy, w którym można wyróżnić pierścieniowy układ chromanolowy – tzw. głowę, oraz dołączony do niej izoprenoidowy łańcuch boczny – tzw. ogon.
Choć gama związków o działaniu witaminy E jest szeroka, w kosmetykach wykorzystywany jest wyłącznie jeden z nich – α-tokoferol. Dr hab. Renata Szymańska sprawdza, czy skuteczność i stabilność preparatów można polepszyć, zastępując go niedawno odkrytym przez nią homologiem o obiecujących właściwościach.
Reklama
Poparzenia skóry to nie jedyny negatywny efekt, jaki może wywołać nadmierna ekspozycja na słońce. Jest ona również przyczyną nadprodukcji reaktywnych form tlenu (RFT), w tym wolnych rodników. Ich destrukcyjne działanie nie daje odczuwalnych skutków natychmiast, ale w dłuższym okresie może powodować niepożądane i groźne zmiany. RFT utleniają lipidy tworzące błony komórkowe, a także składniki samych komórek, co ostatecznie może prowadzić do ich śmierci. Następstwem tych procesów jest m.in. powstawanie zmarszczek, będących wynikiem utraty przez skórę pierwotnej integralności i jędrności. Reaktywne formy tlenu mogą prowadzić również do rakotwórczych mutacji, których źródłem są uszkodzenia w komórkowym DNA.
RFT swoją destrukcyjną naturę ujawniają jednak dopiero wówczas, kiedy obecne w komórkach przeciwutleniacze nie mogą efektywnie ich usunąć. Sytuacja, w której równowaga pomiędzy RFT a przeciwutleniaczami zostaje zaburzona, określana jest mianem stresu.
Mimo szerokiej grupy dostępnych form witaminy E, w kosmetykach stosowany jest wyłącznie α-tokoferol. Jest on również jedynym homologiem witaminy E, który człowiek dobrze przyswaja wraz z pożywieniem. Jednak ostatnie badania nie tylko pozwoliły wskazać niewykorzystany dotąd potencjał pozostałych związków, ale też dopisać do rodziny witaminy E nowych członków.
Swój udział ma w tym dr hab. Renata Szymańska, prof. AGH, która w toku pracy doktorskiej przygotowywanej na Uniwersytecie Jagiellońskim opisała dwie nieznane wcześniej formy witaminy E: plastochromanol-8 oraz jego hydroksylową pochodną. “Plastochromanol od α-tokoferolu różni się innym układem podstawników w pierścieniu chromanolowym oraz posiada dłuższy łańcuch boczny. Ze względu na to nie tylko jest związkiem bardziej stabilnym i lepiej rozpuszczalnym w tłuszczach, ale też skuteczniejszym przeciwutleniaczem” – opisuje prof. Renata Szymańska.
Uczona z AGH dodaje, że plastochromanol pod względem budowy pierścienia chromanolowego odpowiada γ-homologom witaminy E. Badania dowodzą, że są one skuteczniej wchłaniane i wykorzystywane poprzez skórę niż używany w kosmetykach α-tokoferol (w przypadku przyswajania wraz z pożywieniem ten ostatni pozostaje niezagrożonym liderem).
Obecnie prof. Szymańska wraz ze swoim zespołem zamierza sprawdzić, czy związek ze względu na dobrze rokującą charakterystykę ma szansę zastąpić α-tokoferol w preparatach chroniących przed promieniowaniem UV. W pracach, których finalnym efektem ma być opracowanie gotowej receptury takiego preparatu, będą ją wspierać dr Aleksandra Orzechowska oraz dr inż. Agnieszka Trela-Makowej, obie z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH.
Żeby aktywny związek mógł dobrze spełniać swoją antyoksydacyjną rolę, jego odpowiednia ilość powinna zostać równomiernie rozprowadzona na skórze. Im więc lepiej zostanie rozpuszczony w transportującym go medium, tym skuteczniej będzie działał na całej aplikowanej powierzchni. Popularne emulsje dzięki temu, że oprócz olejów zawierają wodę, lepiej się wchłaniają i nie pozostawiają na skórze lepkiego filtra. Co jednak stanowi zaletę dla użytkowników, jest jednocześnie problemem w przypadku umieszczania w ich recepturze witaminy E. Ta ostatnia bowiem, choć świetnie rozpuszcza się w tłuszczach, to kompletnie nie robi tego w wodzie. Tymczasem olej i woda stanowią w emulsjach dwie niełączące się fazy.
Producenci kosmetyków nauczyli się jednak radzić sobie z tą przeszkodą. Zamiast bezpośrednio rozpuszczać witaminę E w emulsjach, wprowadzają ją do niej z wykorzystaniem specjalnych nośników w postaci lipidowych pęcherzyków, które wiążą aktywny związek. Nie tylko pozwalają one nasycić preparat witaminą E w sposób równomierny, ale też umożliwiają jej działanie na granicy faz.
Choć ogólne zasady tej techniki są znane, to opracowanie nowej receptury preparatu każdorazowo wymaga indywidualnego podejścia. Uczone z AGH stają przed wyzwaniem połączenie pęcherzyków tłuszczowych z plastochromanolem we właściwych proporcjach, a także doboru ich stężenia w całej emulsji w sposób optymalny z punktu widzenia stawianego jej zadania.
Jak wyjaśnia prof. Szymańska, najczęściej jako nośników witaminy E używa się liposomów. Ich zaletą jest organiczne pochodzenie, w związku z czym ich stosowanie nie budzi u użytkowników obaw w przeciwieństwie do substancji syntetycznych. Do ich wad należą natomiast wysoki koszt uzyskania oraz niska stabilność – jak wszystkie lipidy same są podatne na utlenianie.
Badaczka zamierza wobec tego przetestować w roli nośników niosomy, które w jej przekonaniu mogą stanowić zadowalającą w działaniu i mniej kosztowną alternatywę. ”Niosomy stanowią kompromis pomiędzy naturalnością, stabilnością i ceną. Zbudowane są po połowie z cholesterolu i detergentu. Ten ostatni jest tani, a jego neutralność dla organizmu została potwierdzona licznymi badaniami” – tłumaczy uczona z AGH.
Reklama
Prof. Szymańska ma nadzieję, że finalnie uda się uzyskać zamkniętą w kapsułkach kompozycję tłuszczów i substancji aktywnej, który będzie pełnić podwójną rolę – nie tylko chronić przed utlenianiem komórki skóry, ale też sam preparat. Badaczka ma nadzieję, że pozwoli to ograniczyć liczbę sztucznych substancji dodawanych do kosmetyków w celu zapewnienia ich stabilności. Jak bowiem wyjaśnia, wątpliwości budzi nie tylko ich wpływ na zdrowie, ale też sama skuteczność. “Chcemy sprawdzić, czy działanie zawartego w preparacie związku aktywnego będzie zmieniać się wraz z upływem czasu – czyli jak przechowywanie w warunkach dostępu do światła czy tlenu atmosferycznego wpływa na jego stabilność. Choć producenci informują o terminach przydatności swoich produktów do użycia, to według naszej wiedzy szczegółowe badania dotyczące aktywności w tym czasie związków w nich zawartych nie są prowadzone” – mówi.
Wstępem od opisanych prac będzie jednak sprawdzenie, jak sam plastochromanol zachowuje się pod wpływem promieniowania UV na tle innych pochodnych witaminy E. Uczeni będą m.in. oświetlać przygotowane próbki światłem UV, a następnie analizować w nich poziom markerów oksydacyjnych. Różne kombinacje nośników i witamin zostaną poddane testom dopiero na kolejnym etapie.
Dopiero po tak szczegółowych badaniach zespół zamierza opracować recepturę emulsji, a także sprawdzić w tej roli bazę apteczną wykorzystywaną do produkcji leków recepturowych. Finalnym etapem projektu będzie przetestowanie działania preparatu na linii ludzkich komórek naskórka (keratynocytów) w celu potwierdzenia jego fotoprotekcyjnych właściwości oraz biokompatybilności.
